5地下水的化学成分

1、5 地下水的物理性质和化学成分5.1 地下水的物理性质5.2 地下水的化学成分和化学性质5.3 地下水按化学成分的分类125.1 地下水的物理性质温度颜色味（味道）嗅（气味）透明度相对密度、导电性及放射性3温度地温影响地温的热源：太阳辐射和地热 具有周期性的昼夜变化和年变化地温可分三个带： 变温带：位于地壳的最表层，其温度变化受太阳辐射热的控制。其温度的变化幅度随深度的增加而递减。此带由于受太阳辐射的控制，地下水的温度具有周期性的日变化和季节变化的特点。 常温带：指地温的年变化幅度1的地带。一般年常温带的温度略高于当地年平均气温，在相当于海平面的地区约高0.8，在海拔200500m的地区约高1

2、2。年常温带实质上是太阳辐射热与地球内热共同影响的热平均带。此带地下水的温度表现为周期性年变化的特点。4 增温带： 在年常温带以下，温度主要受地球内热的影响，随深度的增加而有规律的升高。地热增温级：温度每升高1所需增加的深度 33m/THH深度处地下水的温度，TB年常温带温度， H地下水循环深度，mh年常温带深度，mG地热增温级，m/ 5地下水的温度对地下水的化学成分有很大影响。 地下水按温度的分类水温/地下水类型0过冷水020冷水2042温水42100热水80100高温热水100过热水6颜色 水中存在物质与水的颜色关系颜色一般用标准颜色的溶液或有色玻璃片来对比7味（味道）取决于水中溶解的盐类

3、和有机质 水中物质与味的关系水中物质二氧化碳重碳酸钙氯化钠硫酸钠味清凉味美咸涩水中物质氯化镁（硫酸镁）氧化亚铁氧化铁有机质（腐殖质）味苦墨水味铁锈味甜味8嗅（气味）取决于水中所含的气体成分和有机质的含量 气味强度等级分类 0 无 没有任何气味 I 极微弱 有经验分析者能察觉 II 弱 注意辨别时，一般人能察觉 III 显著 易察觉，不处理不能饮用 IV 强 气味引人注意，不能饮用 V 极强 气味强烈扑鼻，不能饮用9透明度地下水通常透明、无色，当水中含有某种离子、胶体、有机质或悬浮物质时，透明度将降低。 地下水透明度的野外鉴定特征分级野外鉴定特征透明无悬浮物及胶体，60cm水深可见3mm粗黑线微

4、混浊有少量悬浮物，大于30cm水深可见3mm粗黑线混浊有较多悬浮物，半透明状，小于30m水深可见3mm粗黑线极混浊有大量悬浮物或胶体，似乳状，水很浅也不能见3mm粗黑线10地下水的相对密度、导电性及放射性 相对密度：取决于水中所含盐分的多少。当地下水中溶解的盐分较少时，比重近于1。当水中溶解了较多的盐分时，比重可达1.21.3。导电性：地下水的导电性取决于其中所含电解质的数量与性质（即各种离子的含量与离子价），离子含量越多，离子价越高，则水的导电性就越强。放射性：取决于其中放射性物质的含量，地下水不同程度上或多或少地都具有放射性，但其含量一般极微，循环于放射性矿床的地下水其放射性相应增强。11

5、5.2 地下水的化学成分和化学性质地下水的化学成分是很复杂的。不同成因的地下水，它的原始成分不相同，另外同一种成因的地下水，也由于后期循环过程中与周围介质相互作用，导致它的化学成分发生很多变化。化学成分：气体、离子、微量元素、其他（胶体、有机质、细菌）121314地下水中气体成分的意义： 气体成分指示地下水所处的地球化学环境 氧化环境 还原环境 气体成分可以增加水对盐类的溶解能力 促进水岩的化学反应，相互作用151617185.2.3 地下水中的主要微量元素微量元素对人体健康有明显的影响溴、碘、氟、硼195.2.4 地下水中的其他成分有机质：生物遗体的分解、土壤、天然气的溶解等细菌：病原菌：污

6、染 非病原菌：脱硫细菌、硫磺细菌等，通过生物 化学作用影响地下水的化学成分胶体205.2.4 地下水的主要化学性质酸碱性：取决于水中H+的浓度，PH表示当PH8时， HCO3-随PH增大减少， CO32-含量增高。硬度：由于含有Mg2+、Ca2+而具有的性质 总硬度：水中所含Ca2+ 、 Mg2+总量暂时硬度：将水加热至沸腾，水中部分Ca2+ 、 Mg2+ 将与HCO3-作用生成沉淀，使水中Ca2+ 、 Mg2+减少，减少的这部分Ca2+ 、 Mg2+含量称为暂时硬度永久硬度：水沸腾以后仍留在水中的Ca2+ 、 Mg2+ （=总硬度暂时硬度）碳酸盐硬度：水中与重碳酸根离子相对应的Ca2+ 、

7、Mg2+ 、离子的含量。一般大于暂时硬度21硬度表示方法：每升水中钙、镁离子的毫克当量数。德国度：每一度即相当于每升水中含有10mgCaO 。矿化度：地下水中离子、分子和各种化合物的总量。表示含盐量的大小（g/L）地下水的矿化度与化学成分有关，低矿化水常以HCO3-和Ca2+为主要成分；高矿化水常以Cl- 、 Na+为主要成分分类：低矿化水、弱矿化水、中等矿化水、高矿化水、卤水225.2.5 地下水化学成分的形成作用溶滤作用水岩相互作用时发生浓缩作用蒸发排泄时发生脱碳酸作用在温度与压力发生变化时发生脱硫酸作用在还原环境下发生：SO42- H2S阳离子交替吸附作用岩土表面吸附的阳离子与水中阳离子

8、发生交换混合作用 2种不同类型地下水混合时发生人类活动的作用影响越来越大2324252627理想模式图280.5L水1.0 L水0.25L 水2930阳离子吸附交替作用定义：当地下水在土壤和岩石空隙中循环运动时，水中的离子与岩土表面吸附的阳离子之间就经常发生互相置换，从而引起地下水成分及矿化度的变化，这种作用称为阳离子交替吸附作用。离子被吸附能力的强弱：一般离子价越高，电荷越多，就越容易被吸附。离子被吸附能力强弱： H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+ （H+是个例外）地下水中离子浓度有关，某种离子的相对浓度增大，则该种离子的交替吸附能也随之增大岩土对离子吸附能力的强弱：与它颗粒的比

9、表面积相对应，颗粒越小，比表面积越大，吸附能力就越强，交替吸附作用的规模也就越大 因此，粘土及粘土岩类最容易发生交替吸附作用，而在致密的结晶岩中，实际上不发生这种作用。315.2.6 地下水化学成分的成因类型溶滤水（渗入水）富含CO2与O2的渗入成因的地下水，溶虑它所流经的岩土而获得其主要化学成分，称为溶虑水。大气水、地表水或凝结水渗入地下形成。沉积水与沉积物大体同时生成的古地下水。沉积岩形成过程中形成或进入岩石中的水。内生水包括初生水：含在熔融岩浆中的水； 再生水：地壳深部高温高压条件下岩石所含结合水和矿物水转变为液态或气态水32丘陵倾斜平原区低平原浓缩作用水流迟缓矿化度高、Cl-Na过渡区

10、矿化度中、SO4-MgCa 溶滤作用水交替迅速矿化度低、HCO3-Ca由于地下水化学成分形成作用受区域自然地理与地质条件的影响，地下水的化学特征往往具有一定的分带性（空间上的）。335.2.7 地下水化学成分的分析内容与表示方法一、地下水化学成分的分析内容是水质评价基础分为简分析和全分析，某些专门性工作进行专项分析。简分析：除物理性质（色、嗅、味、温度、透明度、悬浮物等）主要定量分析： Cl-、 SO42-、 HCO-3、Ca2+、 Mg2+、 Na+、 K+、总硬度、pH, 及 矿化度有时含专项分析： NO-3，NO-2 ，NH4 + ，Fe2+ 、Fe3+，H2S，耗氧量等345.2.7

11、地下水化学成分的分析内容与表示方法一、地下水化学成分的分析内容全分析项目较多，要求精度高，通常在简分析的基础上选择代表性水样进行全分析一般定量分析：HCO-3,SO42-,Cl-，CO32-， NO-2 ， NO-3， Ca2+, Mg2+, Na+， K+, NH4+，Fe2+， Fe3+，H2S， CO2，耗氧量，pH,总硬度，及干涸残余物；某些微量元素、有毒组分；研究水的侵蚀性时需分析水的侵蚀性CO2。355.2.7 地下水化学成分的分析内容与表示方法二、地下水化学成分的表示方法离子表示法离子毫克数：每升水中所含离子的毫克数（mg/L）离子毫克当量数每升水中含某种离子的毫克当量数可由下式

12、计算：阴离子当量总数=阳离子当量总数（允许误差2%-5%）365.2.7 地下水化学成分的分析内容与表示方法离子毫克当量百分数摩尔表示法（不常用）摩尔是表示物质质量单位，数值上等于该原子的原子量，如H+为1，Ca2+为40。摩尔浓度：以每升水溶液中含某种离子的摩尔数表示37库尔洛夫表示法分式前：特殊成分、气体成分、矿化度 M ，单位 (g/L)分式上下：阴、阳离子（毫克当量百分数10%）分式后：水温（oC) 、PH值等特点是直观、表示简单也较全面，可以反映水的成因类型（常用方法）HCO3-Ca型水水化学类型：（毫克当量大于25%的阴阳离子）阴离子在前，阳离子在后；含量大的在前，含量小的在后HC